Г. Менделю принадлежит открытие явлений дискретной наследственности и ее законов. Это открытие заложило основы генетики — науки о наследственности и изменчивости организмов. Установление принципа дискретной наследственности и ее законов наложило печать на все развитие биологии XX в.
Кроме основного открытия, в работе Г. Менделя и в его письмах к К. Негели содержался целый ряд других важных элементов, которые заложили основу многих отдельных направлений в генетике.
Г. Мендель внес в генетику количественный метод и принципы теории вероятности. Он показал, что биологические законы общего значения допускают функциональные выражения, они могут быть выражены математически. Язык алгебры, который раскрыл перед Менделем законы расщепления в их обобщенной форме, явился первым шагом в современном математическом анализе проблем наследственности.
Функциональное выражение законов расщепления позволило использовать их для предсказаний хода расщепления, которые оправдываются с поразительной точностью. Мендель в своей работе сам сделал несколько таких предсказаний, часть из них была получена им самим, а часть была доказана уже в XX в.
Исходя из поведения гибридов при их скрещивании, Мендель предсказал, что их зародышевые клетки получат в половине случаев один ген и в другой половине — другой ген из пары аллелей. Его эксперимент с обратным скрещиванием точно доказал правоту предсказания. Затем в XX в. изучение мейоза раскрыло, что этому явлению есть причинное объяснение на основе поведения гомологов в паре хромосом. Г. Мендель показал, что число генотипов при сложном расщеплении во втором поколении составляет 3n. Это предсказание было положено в основу громадного количества опытов в XX в., и какой бы сложности случай ни был изучен, предсказание оправдывалось с поразительной точностью. Эта реализация предсказаний была следствием всеобщности принципов, открытых Менделем на горохе. Эта общность вытекает из единства поведения хромосом при образовании половых клеток и из осуществления всех вероятностей встреч разных классов гамет друг с другом, которые всегда имеют место при наличии достаточно большого числа случаев.
Работа Менделя не была признана. Современникам казалось, что эта работа представляет собой смесь элементарной математики и малоинтересных частных фактов. Хотя работа Менделя и была разослана в 120 научных учреждений и ряду крупных ученых, в том числе и К. Негели, с которым Мендель состоял в оживленной переписке, ссылки на эту работу в течение 35 лет (1865—1900) появились только в трех исследованиях. В 1869 г. о ней кратко упоминают Гофманн и в 1881 г. Фоке. Наиболее интересное изложение работы Менделя сделано И. Ф. Шмальгаузеном в 1874 г. в его магистерской диссертации.
В 1900 г. гениальная работа Г. Менделя становится известной миру. Наступает эпоха триумфального шествия менделевских законов, раскрытых как один из самых фундаментальных законов органического мира.
Г. Мендель предвидел, что его законы будут иметь всеобщее значение. Он начал создавать линии мышей, чтобы изучить у них действие принципов дискретной наследственности. Однако часть доказательств единства законов наследственности растений и животных выпала на долю В. Бэтсона.
Вполне понятно, что в эпоху увлечения менделизмом, когда на бесчисленных примерах было показано, что предсказания из законов Менделя с поразительной точностью осуществляются на любых растениях, животных и на многих микроорганизмах, самое пристальное внимание привлекли факты, не укладывающиеся в закон независимого расщепления. Эти факты послужили источником учения о хромосомах как о носителях блоков генов в виде групп сцепления. В 1910—4930 гг. Т. X. Морган и другие исследователи создали учение о внутриклеточных материальных основах наследственности — хромосомную теорию.
Т. Мендель обосновал идею о наследственных факторах и разработал для них знаковую модель на базе использования идей математической статистики. В результате центральный пункт современной молекулярной генетики — проблема гена берет свои прямые истоки из открытия Менделя. Мендель строит весь свой анализ на базе введенного им метода генетического анализа. Он кропотливо во всех опытах изучает, в какой мере генотип каждого класса растений отвечает гипотезе. Апогей этого метода достигается в экспериментах по скрещиванию гибридов с рецессивным гомозиготом (анализатором), когда Мендель в прямом опыте раскрывает наследственные структуры гамет гибридов. Таким образом, основа основ генетики, ее генетический метод, который раскрыл законы наследования, позволил, сочетаясь с цитологией, войти в глубины генетического строения хромосом, а затем, войдя в комплекс с физикой, химией и математикой, создал современное учение о записи генетической информации и, наконец, раскрыл тайну строения гена. Все это находит свои прямые истоки в работе Г. Менделя. Мендель доказал важнейшее положение, что оплодотворение у растений базируется на слиянии одной яйцеклетки с одним спермием. В письме к К. Негели Мендель высказал гипотезу о наследовании пола как о моногибридном расщеплении, что было затем реализовано в учении о половых хромосомах. Мендель на примере группы самоопыляющихся растений впервые провел исследования по генетике популяций.
Все это создало работе Г. Менделя положение исходного пункта в теоретическом анализе явлений наследственности. Величие этой работы таково, что законы Менделя простирают свое влияние на все будущее биологии. Скромный исследователь из Брно, биолог, математик и физик, создал алгебру новой громадной области знания — генетики, которая в наши дни находится в центре великих преобразований всей науки о жизни.
В наши дни генетика составляет сердцевину всей биологии. Исследования в биологии, посвященные сущности жизни, имеют громадное значение для сельского хозяйства и медицины. Так же как в центре атомной науки стоит изучение глубин атома, его строения из элементарных частиц и сил, обеспечивающих их взаимодействие, так в центре современной генетики стоит изучение глубин гена, его химических и физических свойств как биологической единицы наследственности. Мендель обосновал алгебру биологии, обозначив отдельные гены буквами. В его знаковой системе это были буквы A, В, С и др.
В наши дни мы знаем, что кроется за этой алгеброй генетики. Раскрыта сущность гена. Показано, что материальным носителем наследственности служит ядро клетки, точнее, хромосомы, входящие в его состав. Гены лежат внутри хромосом в линейном порядке. Сам ген состоит из комплекса атомных группировок (азотистых оснований) внутри молекул ДНК, составляющих генетически активную часть хромосом. Установлено, что генетическая информация, записанная в отдельных генах, управляет в клетке синтезом белков и другими сторонами химии и жизнедеятельности клетки. Разработаны методы вмешательства в развитие гена на основе бесконечного изменения его под действием факторов внешней среды.
Современная общая теория генетики, опирающаяся на достижения молекулярной, радиационной, химической, эволюционной, математической и многих других новых разделов, разрабатывает методы управления наследственностью.
Эти новые методы, входя в жизнь, создают в наши дни перелом в целых отраслях сельского хозяйства и вызывают к жизни новые формы биологической промышленности. С использованием особых методов генетической селекции и скрещивания была создана гибридная кукуруза. Это повело к изменению зернового баланса целых стран. Используя алкалоид колхицин и воздействуя им на клетки растений, получают в них удвоение числа хромосом. Такие полиплоидные формы растений в ряде случаев обладают выдающимися качествами. Триплоидные сорта сахарной свеклы на 15—20% увеличивают выход сахара с гектара посева. В 1965 г. первый триплоидный сорт сахарной свеклы, районированный для Кубани, вышел на производственные площади.
Радиация и активные химические соединения, проникая внутрь клетки, изменяют гены. Так можно внешними факторами через внутренние основы клетки изменить ее химизм; заставить ее вырабатывать вещества, нужные человеку. Этими путями идет в наши дни новая радиационная и химическая селекция растений, борющаяся против болезней растений, против полегаемости, за увеличение количества белка в зерне и за другие нужные нам качества. Радиационная и химическая селекция микроорганизмов, получая мутанты со свойствами «сверхсинтеза» определенных веществ, создала основы промышленного использования продуцентов антибиотиков, аминокислот, витаминов и других веществ, жизненно нужных медицине и сельскому хозяйству. Получение живых вакцин является примером блестящего использования принципов общей генетики в медицине. В последние годы получены живые вакцины против полиомиелита. Эти вакцины получены из мутантов вирусов, давших начало авирулентным штаммам. Р. И. Салгаником предложен новый метод лечения считавшегося неизлечимым вирусного заболевания глаз. Этот метод связан с использованием фермента, разрушающего молекулы ДНК вируса.
Вирусология и микробиология — могущественные науки современности, их будущее в руках генетики. Вирус представляет собой устройство из белка и нуклеиновой кислоты, молекулярное строение которых глубоко расшифровано. Нуклеиновые кислоты вируса, материальная основа генов, проникают в клетку и подчиняют ее жизнь новой «вирусной» информации. В клетках бактерий кольцевая нить из молекул ДНК несет в себе всю программу жизни клетки, ее размножения, основ для ее эволюции. Генетика нашла пути для глубокого изменения наследственности вирусов и бактерий.
Как необычайна, тревожна, полна волнения и интересна будет встреча с жизнью вне Земли! Молекулярная генетика призвана решить вопрос, является ли основой жизни во Вселенной взаимодействие нуклеиновых кислот и белков или мы можем встретить что-то совсем другое.
Среди громадных «земных» проблем на очереди вмешательство генетики в такую проблему, как злокачественный рост. Установлено, что появление раковой клетки связано с изменением ее наследственного аппарата, найдены даже хромосомы-маркеры, которые в ряде случаев накладывают печать на ядро каждой клетки в пределах данной опухоли. Генетика разрешила загадку пола, показав, что тип наследования половых хромосом обеспечивает рождение или девочки, или мальчика. Теперь установлено, что нарушение в правильной передаче хромосом ведет к появлению многих тяжелых врожденных заболеваний у человека.
На молекулярном и хромосомном уровне изучается поражающее влияние радиации на наследственность организмов и ведется разработка методов защиты. Советские ученые создали такое направление, как космическая генетика, послав в космос целый ряд живых организмов и изучив на них влияние факторов космического полета на наследственность. Разработав генетические основы эволюции, генетика в качестве очередной задачи ставит проблему управления эволюцией жизни в природе, с чем связано решение множества народнохозяйственных и медицинских проблем.
Наука в нашей стране все больше и больше становится непосредственной производительной силой, преобразующей мир. Вплотную начато изучение сущности биологических процессов, и в первую очередь явлений наследственности на молекулярном уровне. Это поведет к открытию пока загадочных для нас физико-химических свойств живого, которых нет в неживой природе, и будет использовано техникой будущего, обеспечит создание совершенно новых производств, использующих принципы синтезов, идущих в живой клетке, обеспечит использование новых принципов в кибернетических устройствах и т. д. Развитие новых методов управления наследственностью на базе теории гена создаст новую селекцию и новые пути в медицине в ее борьбе за совершенство, здоровье, за длительную юность человека.
Мы вступили в век атома, гена и космоса. Грегор Мендель, открыв для человечества существование гена, простер руки над будущим всей биологии.
В августе 1965 г. Чехословацкая Академия наук торжественно отметила 100-летие со дня открытия Менделя. Человечество обязано Г. Менделю одним из величайших открытий в истории естествознания, оно чтит подвиг гениального сына Чехословакии.
—Источник—
Дубинин, Н.П. Горизонты генетики/ Н.П. Дубинин. – М.: Просвещение, 1970.- 560 с.
Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава
